复合材料飞行器构件的制造课件

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1、第二章复合材料飞行器构件的制造（一）12.1复合材料预浸料的制造2.1.1概述预浸料又称模塑料，是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续、短切纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。其某些性质直接带入复合材料中，是复合材料的基础。复合材料的性能在很大程度上取决于预浸料的性能。预浸料是具有一定力学性能的结构单元，复合材料设计师可用以进行结构设计。预浸料又是制造结构件的原料，复合材料工艺工程师可直接用以制造各种复合材料构件。预浸料的优劣关系到复合材料的质量。因此，预浸料对复合材料的应用和发展具有重要意义。2预浸料从20世纪40年代末期开始

2、采用，但在很长一段时间没有给予足够的重视使其发展较慢。只有到了20世纪60年代末70年代初，高性能增强纤维如碳纤维、芳纶等的相继问世，预浸料才受到重视，有了长足的发展。随着增强纤维性能的不断提高，促进了预浸料的研究和开发，工艺技术日趋成熟，应用范围不断扩大。到了20世纪80年代，世界上大部分碳纤维都是以预浸料的形式应用的。3近年来，新型高性能热塑性树脂的出现，使复合材料的某些性能得到进一步提高，但因熔点高、熔融粘度大，没有合适的低沸点溶剂可溶，给预浸料的制造带来一系列新问题，需要引入新概念、采用新工艺，于是开发了许多新的预浸料工艺方法。目前预浸料制造已成了一种专门

3、的工艺技术，由专业化工厂进行生产，制造技术有了很大提高，质量控制得到加强，实现了工艺过程的自动化，以保证产品的稳定性。另外，预浸料品种多样，能够满足不同成型方法对各类预浸料的要求。虽然预浸工艺和树脂体系配方仍是各公司或厂家的专利，但是，不同规格、品种，不同性能的预浸料已商品化，可以适应国防工业乃至国民经济各个部门的应用。42.1复合材料预浸料的制造2.1.2对预浸料的基本要求及其基本特征和原材料（1）对预浸料的基本要求预浸料的一些性能基本上原封不动的带到复合材料及其构件中，是复合材料性能的基础，复合材料成型时的工艺性能和力学性能取决于预浸料的性能。通常对预浸料的主

4、要要求如下：树脂基体和增强体的匹配性好即增强体表面经过处理和树脂基体相容，以使复合材料有优良的层间强度。具有适当的粘性和铺设性粘性不宜太大，以便铺层有差错时可以分开重新进行铺贴而预浸料又无损坏；粘性也不能太小，以使在工作温度下两块预浸料能粘贴在一起不致分开。复杂形状或曲率大的构件，要求预浸料在一定的外力作用下，能服贴地粘贴在模具上，去掉外力也不会反弹与模具脱开。5树脂含量偏差应尽可能降低至少控制在±3％以内，以保证复合材料纤维体积含量和力学性能的稳定性。对于非吸胶预浸料尤其是这样，希望树脂含量偏差能控制在士1％以内。挥发成分含量尽可能小一般在2％以下，以降低复合材

5、料中的孔隙含量，提高复合材料的力学性能。主要承力构件预浸料的挥发成分含量要求控制在0．8％以下。具有较长的贮存寿命通常要求室温下的粘性贮存期大于1个月，-18℃下大于6个月，以满足复合材料铺贴工艺和力学性能要求。固化成型时有较宽的加压带即在较宽的温度范围内加压，都可得到满意的复合材料构件而对性能无明显影响。有适当的流动度层压件流动度可以大一些，以便树脂均匀分布并浸透增强材料；夹层结构流动度应比较小，以使面板和芯材能牢固地结合在一起。6（2）预浸料的基本特点可以正确控制增强体的含量和排列。由于在预浸过程中准确控制了树脂含量，固化时树脂流出很少，可以得到精度很高的成品

6、。是干态材料，容易铺层。制品可以局部加强，通过改变预浸料层数，能够制得不同厚度的制品。制品表面精度高。由于浸渍完全，预浸料中无气泡，因此，制品表面光洁，质量高。预浸料作为中间材料有利于文明生产和安全生产。对树脂有一定要求，选择范围较窄。通常在室温应是半固态到固态，粘度小的树脂尚需增粘。溶液法制预浸料树脂应能溶于常用低沸点溶剂中。制造工序较多，价格昂贵。7（3）预浸料的原材料预浸料的原材料包括增强体和基体，主要辅助材料是离型纸和压花聚乙烯薄膜。预浸料用增强体主要是碳纤维、芳纶、玻璃纤维及其他们的织物。其他纤维如硼纤维、碳化硅纤维等在目前结构复合材料中使用较少。预浸料

7、用树脂基体包括热固性树脂和热塑性树脂两大类。892.1复合材料预浸料的制造2.1.3预浸料的制备工艺制备预浸料即用树脂浸渍纤维(或织物)的过程，采用的工艺方法很多，随树脂基体类型不同而异。热固性树脂基体预浸料的制备已有多年的历史，方法比较成熟。而热塑性树脂基体预浸料制造技术发展较晚，因树脂熔点高、熔融粘度大，没有适当的低沸点溶剂可溶，和热固性树脂基体预浸料的传统工艺方法有明显的不同，目前大都处于研究阶段。10热固性树脂基体预浸料的制备目前主要采用两种工艺方法，即溶液浸渍法和热熔法。1)溶液浸渍法溶液浸渍法是把树脂基体各组分按规定的比例，溶解于低沸点溶剂中，使其成一

8、定浓度的溶